隨著我國的不斷發(fā)展,越來越多形態(tài)各異的空間結(jié)構(gòu)涌現(xiàn)。其中的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)則是大跨度空間結(jié)構(gòu)中一種舉足輕重的重要結(jié)構(gòu)形式。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)受力主要是曲面內(nèi)的薄膜力,桿件主要承受軸力,結(jié)構(gòu)受力合理,同時能夠很好的適應(yīng)大跨度且所用材料自重輕,這些特點使得網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。但是單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題尤為突出,所以對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)研究設(shè)計時,其穩(wěn)定問題需要著重研究。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)造型多變體現(xiàn)在其曲面形式的多樣,傳統(tǒng)的有柱面、球面、雙曲拋物面等。本文以蛋圓曲面形式的單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為研究對象,采用MATLAB對其等弦長劃分,然后采用有限元軟件ANSYS對其進(jìn)行參數(shù)化建模,對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力和穩(wěn)定性分析。本文首先對蛋圓曲面進(jìn)行了基本介紹以及和橢球面的關(guān)系;然后將蛋圓曲面單層網(wǎng)殼的兩種形式和橢球面單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的靜力性能進(jìn)行了對比分析以及參數(shù)分析,主要有內(nèi)力分布、變形規(guī)律以及水平支座反力。在對蛋圓曲面單層網(wǎng)殼靜力性能了解掌握的基礎(chǔ)上,首先僅考慮結(jié)構(gòu)幾何非線性,在不同的荷載工況情況下,對結(jié)構(gòu)的屈曲模態(tài)進(jìn)行了分析;隨后研究了各類參數(shù)對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能的影響,其中還包括了蛋圓曲面自帶常數(shù)k以及長短軸互換對蛋圓曲面單層網(wǎng)殼穩(wěn)定性能的影響;最后進(jìn)一步研究了幾何非線性和材料非線性同時考慮的雙重非線性對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。文章最后對蛋圓曲面單層網(wǎng)殼布置了局部雙層桁架以加強網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,其形式有沿環(huán)向布置桁架,沿徑向布置桁架;隨后將這三類加強方案對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響進(jìn)行對比,選出最優(yōu)布置方案;最后采用最優(yōu)加強方案建模,研究結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性隨著桁架高度變化的規(guī)律,優(yōu)選出最佳高度。本文提出的新曲面形式網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)以及對其的穩(wěn)定性研究,能夠為后續(xù)的相關(guān)研究工作給予一定的理論指導(dǎo)和給工程應(yīng)用提供一定的依據(jù)。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU399
【部分圖文】：

這些平面內(nèi)來研究；另一部分則無法通過將其分解為平面，這類結(jié)構(gòu)即是為空間結(jié)構(gòu)�？臻g結(jié)構(gòu)相對于平面結(jié)構(gòu)造型更加豐富，更具表現(xiàn)力，世界各國在各類國際運動會和世博會等上面，紛紛通過空間結(jié)構(gòu)來展示自己國家的建筑科技水平。同時，由于計算機的迅猛發(fā)展，使得空間結(jié)構(gòu)的形體可以呈現(xiàn)更為多變的表現(xiàn)，更使得空間結(jié)構(gòu)形體和受力的完美結(jié)合成為可能。大跨空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程，可以追溯到目前世界上現(xiàn)存最古老的空間結(jié)構(gòu)古羅馬的萬神殿（Pantheon），見圖 1.1。萬神殿的投影平面直徑為 48.4 米，與凈高43.5 米非常接近，也使得萬神殿的剖面剛好可以容下一個整圓。內(nèi)部無一根立柱，為了減輕屋頂重量，在屋頂上開了很多小格子，越往下越厚，可謂是那個年代的奇跡，持續(xù)到 19 世紀(jì)末，由于大跨度建筑開始得到迅速發(fā)展，作為世界上跨度最大的建筑逐漸被超越。南京無梁殿是我國現(xiàn)存時代最早、規(guī)模最大的空間結(jié)構(gòu)，見圖 1.2，其始建于明洪武十四年（1381 年），建筑的屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)為拱券式穹頂，不用梁柱，東西向并列三個拱券，中間的拱券跨度達(dá) 11.5 米，凈高 14 米。這兩個建筑均為中西方現(xiàn)存最古老的空間結(jié)構(gòu)，在無力學(xué)與結(jié)構(gòu)理論的指導(dǎo)下，憑借著古人的經(jīng)驗與智慧，完成了這些偉大的建筑藝術(shù)。

這些平面內(nèi)來研究；另一部分則無法通過將其分解為平面，這類結(jié)構(gòu)即是為空間結(jié)構(gòu)�？臻g結(jié)構(gòu)相對于平面結(jié)構(gòu)造型更加豐富，更具表現(xiàn)力，世界各國在各類國際運動會和世博會等上面，紛紛通過空間結(jié)構(gòu)來展示自己國家的建筑科技水平。同時，由于計算機的迅猛發(fā)展，使得空間結(jié)構(gòu)的形體可以呈現(xiàn)更為多變的表現(xiàn)，更使得空間結(jié)構(gòu)形體和受力的完美結(jié)合成為可能。大跨空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程，可以追溯到目前世界上現(xiàn)存最古老的空間結(jié)構(gòu)古羅馬的萬神殿（Pantheon），見圖 1.1。萬神殿的投影平面直徑為 48.4 米，與凈高43.5 米非常接近，也使得萬神殿的剖面剛好可以容下一個整圓。內(nèi)部無一根立柱，為了減輕屋頂重量，在屋頂上開了很多小格子，越往下越厚，可謂是那個年代的奇跡，持續(xù)到 19 世紀(jì)末，由于大跨度建筑開始得到迅速發(fā)展，作為世界上跨度最大的建筑逐漸被超越。南京無梁殿是我國現(xiàn)存時代最早、規(guī)模最大的空間結(jié)構(gòu)，見圖 1.2，其始建于明洪武十四年（1381 年），建筑的屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)為拱券式穹頂，不用梁柱，東西向并列三個拱券，中間的拱券跨度達(dá) 11.5 米，凈高 14 米。這兩個建筑均為中西方現(xiàn)存最古老的空間結(jié)構(gòu)，在無力學(xué)與結(jié)構(gòu)理論的指導(dǎo)下，憑借著古人的經(jīng)驗與智慧，完成了這些偉大的建筑藝術(shù)。

蛋圓曲面單層網(wǎng)殼非線性穩(wěn)定性研究十九世紀(jì)的工業(yè)革命促使社會飛速進(jìn)步，由于鐵的重量輕，易于架設(shè)，橫截小，和磚石厚重的形象形成了鮮明的對比，歐洲興起了鐵建筑。1851 年，在倫舉行的第一屆國際工業(yè)博覽會上展示了“水晶宮”，如圖 1.3 所示。水晶宮是世上第一座用金屬和玻璃建造的大型建筑，在其中央大廳采用了桶形拱頂，由空鑄鐵柱支撐。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2810115